第三讲汽车车身

第三讲汽车车身汽车作为一种商品，首先向人们展示的就是它的外型。外型是否讨人喜欢直接关系到这款车子甚至汽车商的命运。在全球各大汽车企业中，汽车造型工作都是由公司的最高层直接领导。汽车造型设计是根据汽车整体设计的多方面要求来塑造最理想的车身形状，是汽车外部和车厢内部造型设计的总和。它不是对汽车的简单装饰，而是运用艺术的手法科学地表现汽车的功能、材料、工艺和结构特点。汽车造型的目的是以其的美吸引和打动消费者，使其产生拥有这种车的欲望。汽车的造型已成为汽车产品竞争最有力的手段之一。主要内容汽车车身结构形式车身结构汽车车身造型汽车车身尺寸车身安装在底盘的车架上，用以驾驶员、旅客乘坐或装载货物。普通乘用车、客车的车身一般是整体结构，货车车身一般是由驾驶室和货箱两部分组成。一、汽车车身结构形式主要分为非承载式和承载式两种。非承载式车身和承载式车身按照有无刚性车架划分。①非承载式车身的汽车有刚性车架，又称底盘大梁架。车身本体悬置于车架上，用弹元件联接。安装和承载的主体是车架。车架的振动通过弹性元件传到车身上，大部分振动被减弱或消除，发生碰撞时车架能吸收大部分冲击力，在坏路行驶时对车身起到保护作用，因此车厢变形小，平稳性和安全性好，而且厢内噪音低。②非承载式车身用在货车、客车和越野车上。非承载式车身③承载式车身的汽车没有刚性车架，只是加强了车头、侧围、车尾、底板等部位，车身和底架共同组成了车身本体的刚性空间结构。这种承载式车身除了其固有的乘载功能外，还要直接承受各种负荷。这种形式的车身具有较大的抗弯曲和抗扭转的刚度，质量小，高度低，汽车质心低，装配简单，高速行驶稳定性较好。但由于道路负载会通过悬架装置直接传给车身本体，因此噪音和振动较大。④承载式车身一般用在乘用车上，现在一些客车也采用这种形式。例如我国生产的一汽奥迪、上海大众、江铃全顺等均是承载车身。承载式车身图二、车身结构汽车车身结构主要包括：车身壳体(白车身)、车门、车窗、车前钣制件、车身内外装饰件和车身附件、座椅以及通风、暖气、冷气、空气调节装置等等。在货车和专用汽车上还包括车箱和其它装备。①车身壳体(白车身)：它是一切车身部件的安装基础，通常是指纵、横梁和支柱等主要承力元件以及与它们相连接的钣件共同组成的刚性空间结构。客车车身多数具有明显的骨架，而轿车车身和货车驾驶室则没有明显的骨架。车身壳体通常还包括在其上敷设的隔音、隔热、防振、防腐、密封等材料及涂层。②车门：车门通过铰链安装在车身壳体上，其结构较复杂，是保证车身的使用性能的重要部件。③车身外部装饰件：主要是指装饰条、车轮装饰罩、标志、浮雕式文字等等。散热器面罩、保险杠、灯具以及后视镜等附件亦有明显的装饰性。④车内部装饰件：包括仪表板、顶篷、侧壁、座椅等表面覆饰物以及窗帘和地毯。⑤车身附件有：门锁、门铰链、玻璃升降器、各种密封件、风窗刮水器、风窗洗涤器、遮阳板、后视镜、拉手、点烟器、烟灰盒等。在现代汽车上常常装有无线电收放音机和杆式天线，在有的汽车车身上还装有无线电话机、电视机或加热食品的微小炉和小型电冰箱等附属设备。⑥座椅和空气调节装置：车身内部的通风、暖气、冷气以及空气调节装置是维持车内正常环境、保证驾驶员和乘客安全舒适的重要装置。座椅也是车身内部重要装置之一。座椅由骨架、座垫、靠背和调节机构等组成。座垫和靠背应具有一定的弹性。⑦安全带、安全气囊：为保证行车安全，在现代汽车上广泛采用对乘员施加约束的安全带、头枕、气囊以及汽车碰撞时防止乘员受伤的各种缓冲和包垫装置。三、汽车车身造型汽车造型师们把汽车装扮成人类的肌体。例如：汽车的眼睛--前照灯；嘴――进风口；肺--空气滤清器；血管――油路；神经一电路；心脏一发动机；胃--油箱；脚――轮胎；肌肉--机械部分。力图将一个冷冰冰的机械注入以生命，使之具有非凡的艺术魅力，给人以美感。汽车车身形式在发展过程中主要经历了马车型汽车、箱型汽车、甲壳虫型汽车、船型汽车、鱼型汽车、楔型汽车、子弹头型等。①马车型汽车最早的汽车车身造型。早期的汽车，是在马车的车身上安装内燃机而成。整个车身以木质材料为主，是篷体的，其车身造型基本上沿用了马车的形式，被称为“无马的马车”。1908年福特推出T型车时，车身由原来的敞开式改为封闭式，其舒适性、安全性都有很大提高。福特将他的“封闭式汽车”(Closedcar)称为Sedan（轿子）。著名的福特T型车是马车型汽车的佼佼者。②箱型汽车美国福特汽车公司在1915年生产出一种新型T型的汽车，其外形特点很像一只大箱子，并装有门和窗，人们称这类车为“箱型汽车”。缺点：迎风面积较大，气动阻力大。③甲壳虫型汽车甲壳虫型汽车1934年，流体力学研究中心的雷依教授，采用模型汽车在风洞中试验的方法测量了各种车身的空气阻力，这是具有历史意义的试验。1934年，美国的克莱斯勒公司首先采用了流线型的车身外形设计。1938年波尔舍(保时捷)博士设计一种大众化的汽车——一种类似甲克虫外形的汽车。这种车身最大限度地发挥了甲壳虫外形的长处，使“大众”汽车成为当时流线型汽车的代表作。从20世纪30年代流线型汽车开始普及，到40年代末的20年间，是甲壳虫型汽车的“黄金时代”。④船型汽车船型汽车1945年，福特汽车公司重点进行新车型的开发，经过几年的努力，于在1949年推出了具有历史意义的新型V8型福特汽车。福特V8型汽车的车身造型颇像一只小船，所以人们称它为“船型汽车”。福特V8型汽车的成功之处不仅仅在于它在外形设计上有所突破，而且它还首先将人体工程学的理论引入到汽车的整体设计上，取得了令人较为满意的结果。福特公司的这种具有行李箱的四门四窗的轿车，至今仍被全世界确认为轿车的标准形式。⑤鱼型汽车雪铁龙鱼型车鱼型汽车船型汽车的尾部在汽车高速行驶时会产生较强的空气涡流作用，人们又开发出像鱼的脊背的鱼型汽车。1952年，美国通用汽车公司的别克牌轿车开创了鱼型汽车的时代。汽车背部形状来看，鱼型汽车和甲壳虫型汽车是很相似的。但鱼型汽车的背部和地面所成的角度比较小，尾部较长，围绕车身的气流也就较为平顺些，所以涡流阻力也相对较小。鱼型汽车是由船型汽车演变而来的，所以基本上保留了船型汽车的长处，诸如车室宽大，视野开阔，车身侧面的形状阻力较小，造型更具有动感，乘坐舒适等，这些都远远地超过了甲壳虫型汽车的性能。由于鱼型车的后窗玻璃倾斜得过于厉害，致使玻璃的表面积增大了一至二倍，强度有所下降，产生了结构上的缺陷；二是当汽车高速行驶时汽车的升力较大。鉴于鱼型汽车的缺点，设计师在鱼型汽车的尾部安上了一个上翘的“鸭尾巴”以此来克服一部分空气的升力，这便是“鱼型鸭尾式”车型。鱼型汽车的弱点⑥楔型汽车楔型汽车第一次按楔形设计的汽车是1963年意大利的司蒂倍克・阿本提，这辆汽车在汽车外形设计专家中得到了极高的评价。1968年，通用公司的奥兹莫比尔・托罗纳多改进和发展了楔形汽车，1968年又为凯迪拉克高级轿车“埃尔多”所采用。楔形造型主要在赛车上得到广泛应用。因为赛车首先考虑流体力学(空气动力学)等问题对汽车的影响，车身可以完全按楔形制造，而把乘坐的舒适性作为次要问题考虑。如20世纪80年代的意大利法拉利跑车，就是典型的楔形造型。子弹头型汽车四、汽车车身尺寸一部车除了好开顺畅外，还有很多其它因素会是消费者在买车时会考虑的，例如空间和外观，而车身尺寸直接与此相关。除此之外，车身尺寸或车身重量也会一定程度的影响车辆的行驶特性。外形尺寸包括：长、宽、高、轴距、轮距、前后悬长和离地距等。车身尺寸也包括内部空间尺寸①车身长度车身长度的定义：从汽车前保险杆最凸出的位置量起，直到后保险杆最凸出的位置，这两点之间的距离。（注：有些欧洲车系销售到北美市场换上美国规格保险杆后，车身长度数据会因为保险杆增长而增加。）自前保险杆最凸出处到前轮中心的距离称为前悬。一般来说，前轮驱动车的前悬会比同级后轮驱动车来得长，强调运动性的后轮驱动车通常前悬都很短，如雷克萨斯IS系列。从后轮中心到后保险杆最凸出处的距离称为后悬。除了装设大型保险杆或后置发动机的车型以外，一般后悬较长的车型会拥有较大的行李箱空间，在高级豪华房车上经常会出现此情形。雷克萨斯IS250`福特LimousineBUS豪华商务车外观图福特LimousineBUS豪华商务车内部图②车身宽度绝大多数车型的车宽数据，都是车身左、右最凸出位置的距离，但是不包含左、右后视镜伸出的宽度，即后视镜折叠后的宽度。车身长度及宽度较大的车型虽可以获得较为宽敞的车内空间，给乘客提供较好的乘坐舒适性，但是降低了在狭窄巷道中的行驶灵活性。③轴距从前轮中心点到后轮中心点之间的距离，也就是前轮轴与后轮轴之间的距离，称为轴距。较长的轴距可以使汽车获得较好的直线行驶稳定性，而短轴距则提供更好的灵活性。对于车内空间来说，轴距代表前轮与后轮之间的距离，轴距越长，车内纵向空间就越大，膝部及脚部空间也因此而较宽敞。④轮距左、右车轮中心的距离。较宽的轮距有助于横向的稳定性与较佳的操纵性能。轮距和轴距搭配之后，即显示四个车轮着地的位置；车轮着地位置越宽大的车型，其行驶的稳定度越好，因此越野车辆的轮距都比一般车型要宽。设计时，轮距和轴距的关系一般为B=K*L(B为轮距，L为轴距)。其中k值一般根据需求在0.55到0.64之间。⑤转弯半径将汽车的方向盘转动到极限，以极低的速度让汽车进行转向的圆周运动，此时汽车在转向时所形成的圆周的半径就是转弯半径。转弯半径数据可以使驾驶者知道汽车所须的转向空间，这对于经常行驶在狭小街巷的车辆尤其重要。⑥车身高度车身高度是从地面算起，一直到车身顶部最高的位置，但不包括天线的长度。车身高度会影响到座位的头部空间以及乘坐姿态。头部空间大则不易有压迫感，稍挺的坐姿较适合长时间的乘坐。而强调运动性的跑车，为了提升过弯稳定性，通常车身高度较低。关于风阻风阻是车辆行驶时来自空气的阻力。空气阻力有三种形式：①气流撞击车辆正面所产生的阻力，就像拿一块木板顶风而行，所受到的阻力几乎都是气流撞击所产生的阻力；②摩擦阻力，空气划过车身一样会产生摩擦力，然而以一般车辆能行驶的最快速度来说，摩擦阻力小到几乎可以忽略；③外型阻力，一般来说，车辆高速行驶时，外型阻力是最主要的空气阻力来源。下图可说明何谓外型阻力。车身外形所造成的空气阻力来自车后方的真空区，真空区越大，阻力就越大。一般来说，三厢车的外形空气阻力要比两厢车、舱背式旅行车要小。车辆高速行驶时的空气阻力成为最主要的行车阻力，因此高性能跑车都很注重车身空气动力学的设计，要做到提供足够下压力的同时尽量减小空气阻力。梅赛德斯-奔驰SLR迈凯轮超级跑车在做风洞实验，可见其车后方真空区很小。通用汽车造型欣赏1938年别克Y-job1951年LeSabre敞篷车1954年火鸟Ⅰ型1956年火鸟Ⅱ型1958年火鸟Ⅲ型1954年凯迪拉克ElCamino1955年GMCL＇Universelle卡车1956年奥兹金火箭1956年别克Centurion1959年克尔维特StingRay1973年克尔维特Aerovette1992年通用Ultralite1961年克尔维特“灰鲭鲨”1991年通用HX3混合动力车凯迪拉克16号概念车——2003年